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2023, 43 (4): 0-.
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本期推荐

TiO₂/Fe₂O₃纳米复合材料的制备及光催化性能
杜意恩, 杨召弟, 李玉梅
2023, 43 (4): 1-7. DOI:10.12422/j.issn.1672-6952.2023.04.001
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分别以Fe(NO₃)₃?9H₂O和钛酸四丁酯为铁源和钛源，以HF、HAc、NH₄F、NH₃?H₂O、H₂O₂为形貌控制剂，通过沉淀分离法联合溶胶?凝胶法制备了不同形貌的TiO₂/Fe₂O₃纳米复合材料。用X?射线粉末衍射仪（XRD）和场发射扫描电子显微镜（FESEM）对TiO₂/Fe₂O₃样品的结构和形貌进行了分析，并探究了所合成的TiO₂/Fe₂O₃纳米复合材料在紫外光照射条件下对亚甲基蓝（MB）的降解性能。结果表明，当以NH₃?H₂O为形貌控制剂时，制备的NH₃?H₂O?TiO₂/Fe₂O₃纳米复合材料对MB的降解效果最好（82.9%），其光催化活性分别是HF?TiO₂/Fe₂O₃（82.5%）、H₂O₂?TiO₂/Fe₂O₃（75.7%）、NH₄F?TiO₂/Fe₂O₃（72.9%）、HAc?TiO₂/Fe₂O₃（71.8%）、TiO₂（53.1%）、Fe₂O₃（23.1%）和空白样品（6.4%）的1.00、1.10、1.14、1.15、1.56、3.57倍和12.95倍，这归因于其较大的比表面积、梭形形貌、最高的结晶度和合适的异质结结构的协同作用。
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化学与化学工程

改性乙烯焦油沥青的制备及表征分析
张硕, 付怀佳, 韩冬云, 乔海燕, 石薇薇, 邓小丹
2023, 43 (4): 8-13. DOI:10.12422/j.issn.1672-6952.2023.04.002
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以乙烯焦油沥青（ETP）为原料，对其进行热聚合改性处理，探讨了聚合反应温度、聚合反应时间、催化剂及交联剂质量分数对改性乙烯焦油沥青（METP）的组成、性质及收率的影响，并结合元素分析、FT?IR、XRD、Raman、热重分析对ETP及METP进行研究，得到了最佳反应条件：聚合反应温度为370 ℃，聚合反应时间为6 h，催化剂和交联剂质量分数为1.50%。在此条件下得到的METP的软化点（SP）为182 ℃，结焦值（CV）为57.66%，β树脂质量分数为42.26%，喹啉不溶物（QI）质量分数为0.87%，符合高碳材料前驱体的要求；METP收率为73.26%。
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改性UiO⁃66催化还原对硝基苯酚的研究
贾儒, 李丽华, 宫晓杰
2023, 43 (4): 14-18. DOI:10.12422/j.issn.1672-6952.2023.04.003
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选择高比表面积以及高孔隙率的UiO?66为载体，通过浸渍法添加Cu(NO₃)₂制备了复合催化剂UiO?66/Cu。采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）等手段对所制备的催化剂进行表征，考察了催化剂在不同负载量、质量浓度条件下的催化效果。结果表明，当对硝基苯酚浓度为5×10^-5 mol/L、UiO?66/Cu?10质量浓度为10 mg/L时，催化效果最佳，5 min内对对硝基苯酚的催化还原转化率达到97.0%以上。
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材料科学与新能源（晶态材料的合成与性质研究专栏）

共价有机框架在锂硫电池隔膜中的应用综述
张玉銮, 郭璨, 周銮华, 姚晓曼, 杨仪雯, 庄惠芬, 王艺蓉, 陈宜法, 李顺利, 兰亚乾
2023, 43 (4): 19-29. DOI:10.12422/j.issn.1672-6952.2023.04.004
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由于硫（S）的高存储容量和多电子转移化学性质，锂硫（Li?S）电池具有理论容量/能量密度高、生态友好和供应丰富等优点，被认为是下一代电池系统最有可能的候选之一。Li?S电池的容量远高于传统金属氧化物阴极基锂离子电池，被认为是现阶段固态正极材料的最高容量。隔膜作为Li?S电池的重要组成部分，在解决穿梭效应、体积膨胀、导电性差和锂枝晶生长等电池问题方面发挥着重要作用。迄今为止，在Li?S电池隔膜的探索方面，已有一些开创性的研究报道。其中，共价有机框架（COFs）作为一种功能材料，具有孔隙率高、结构明确可设计、功能可调等优点，可为Li?S电池隔膜的应用提供更多可能性。综述了Li?S电池隔膜中COFs的结构特点、制备方法、应用形式和电池性能。此外，还对COFs在Li?S电池隔膜应用中的挑战提出了简要的展望，以期为相关领域的科研人员提供借鉴和参考。
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膜分离技术在盐湖提锂应用中的研究进展
余嘉俊, 赵爽, 冯霄
2023, 43 (4): 30-35. DOI:10.12422/j.issn.1672-6952.2023.04.005
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近年来，新能源等行业的迅速发展推动了对锂资源的强烈需求。我国锂资源储备丰富，但80%分布在盐湖卤水中，盐湖高的镁锂质量浓度比使锂资源的提取极其困难。因此，亟须开发低成本、高效率的盐湖提锂技术，以保证我国锂资源的稳定供应。最近研究显示，新兴膜分离技术相较于传统工艺有望实现盐湖提锂技术的进一步突破。介绍了盐湖卤水中提取锂的最新膜技术，从核心膜材料孔道结构、孔内化学环境的精确设计、新型成膜工艺的开发以及多种膜过程耦合的角度讨论了最新的研究成果，以期为新型膜材料的设计提供指导。同时，进一步归纳总结目前膜分离技术在盐湖提锂过程中遇到的瓶颈问题，并展望了仿生膜材料的潜在前景。
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多金属氧簇有机⁃无机杂化及其固载化研究进展
崔亚男, 郭子谊, 赵琳, 李远哲, 黄现强
2023, 43 (4): 36-44. DOI:10.12422/j.issn.1672-6952.2023.04.006
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多金属氧簇（POMs）是一类由最高氧化态的前过渡金属（Mo、W、V、Nb和Ta）组成的分子基金属氧化物。纯无机POMs在极性溶剂中的高溶解度和低比表面积限制了其实际应用。有机?无机POMs和固载化POMs复合材料在催化、能量转换、储能和磁性等方面的应用前景引起了人们的广泛关注。对过渡金属/镧系元素修饰的有机?无机POMs和固载化POMs复合材料的设计合成进行了综述，并对POMs有机?无机杂化及其固载化进行了总结和展望。
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Fe^Ⅱ修饰的沙漏型磷钼酸盐的合成、表征与电化学性能研究
刘晓慧, 李沐子, 李慧, 徐娜
2023, 43 (4): 45-50. DOI:10.12422/j.issn.1672-6952.2023.04.007
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以Fe(NO₃)₃·9H₂O、H₃PO₄、Na₂MoO₄·2H₂O、3?氨甲基吡啶为原料，利用水热合成法成功合成了一例Fe^Ⅱ修饰的沙漏型磷钼酸基配合物1（分子式为(C₆H₁₀N₂)₆{Fe[Mo₆O₁₂(OH)₃(PO₄)₂(H₂PO₄)₂]₂}·3.5H₂O），并对配合物1进行了单晶X?射线衍射、红外光谱（FT?IR）、粉末X射线衍射（PXRD）和热重（TG）等分析，以证明其结构和组成，同时进行了结构分析。结果表明，配合物1呈一个三维超分子框架，是通过N(6)—H(6B)???O(15)、N(6)—H(6A)???O(8)、N(2)—H(2C)???O(23)、N(2)—H(2B)???O(19)和N(1)—H(1A)???O(30)等五种氢键，将{Fe[P₄Mo{}_{\mathrm{6}}^{\mathrm{V}}O₃₁]₂}^22-（记为{Fe(P₄Mo₆)₂}）和质子化的3?氨甲基吡啶连接而形成的。此外，利用配合物1修饰的碳糊电极（1?CPE）对盐酸呋喃它酮进行了电化学检测。结果表明，1?CPE具有良好的稳定性以及对盐酸呋喃它酮的高选择性。
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双多酸基金属有机框架材料的合成及其光催化降解性能
任翔宇, 陈宝宽, 孙京, 毕研峰
2023, 43 (4): 51-58. DOI:10.12422/j.issn.1672-6952.2023.04.008
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通过机械化学法，制备了一种双多酸修饰的复合型催化剂材料（H₃PMo₁₂O₄₀&H₄SiW₁₂O₄₀@MOF?199）。为了与双多酸修饰的复合型催化剂材料进行对比，通过相同的方法制备了单组分多酸复合物PMo₁₂O₄₀@MOF?199和H₄SiW₁₂O₄₀@MOF?199。通过X?射线粉末衍射、傅里叶红外光谱及液体紫外光谱，对上述材料的结构进行了表征，并以光催化降解罗丹明B（RhB）的反应为模型反应，评价了其光催化活性，探究了降解的可能机理。结果表明，在模拟太阳光下照射60 min，H₃PMo₁₂O₄₀&H₄SiW₁₂O₄₀@MOF?199对RhB的降解率约为92%，优于单组分多酸复合物对RhB的降解率，且具有良好的循环活性；多钨酸的光活性和多钼酸的氧化还原性在光催化染料的反应中起了协同作用。研究结果为设计具有不同催化特性的多种类多酸基金属有机框架复合催化剂提供了新思路。
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草酸钕[Nd(H₂O)(C₂O₄)₂](C₆N₂H₁₆)_0.5⋅2H₂O的合成、结构及质子传导性质
李冰, 赵姗姗, 黄亮亮
2023, 43 (4): 59-65. DOI:10.12422/j.issn.1672-6952.2023.04.009
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以N,N'?二甲基哌嗪为结构导向剂，在水热条件下合成了一个具有三维开放骨架结构的草酸钕[Nd(H₂O)(C₂O₄)₂](C₆N₂H₁₆)_0.5?2H₂O（化合物1）。单晶X?射线衍射测试结果表明，化合物1的结构由单帽四方反棱柱体NdO₉和草酸单元相互连接构成；其结构中含有三维贯穿的12?元环孔道，其中水分子和质子化的Me₂ppz阳离子分别位于沿着b轴和a轴的孔道中。客体水分子的存在为质子导电性能提供了结构基础。水热及酸碱稳定性测试结果表明，化合物1的结构具有优异的稳定性。交流阻抗测试结果表明，化合物1具有高的质子传导率，在温度为348 K、相对湿度（RH）为98%的条件下，其质子传导率为2.81×10^-4 S/cm。
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基于原位红外光谱法的β分子筛上噻吩烷基化反应机理探究
孙祥博, 惠宇, 张景威, 李志颖, 秦玉才, 宋丽娟
2023, 43 (4): 66-71. DOI:10.12422/j.issn.1672-6952.2023.04.010
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运用原位红外光谱技术系统探究了噻吩与1?己烯在Hβ分子筛上的吸附、竞争吸附和烷基化转化行为，讨论了不同酸性位在噻吩及烯烃分子发生烷基化反应过程中所扮演的角色。结果表明，1?己烯分子优先在B酸位上吸附，并容易发生质子化和二聚反应，因此与噻吩分子的吸附及质子化反应过程存在显著的竞争关系；在Hβ分子筛非骨架铝物种上吸附的噻吩分子更易于与邻近B酸中心上质子化的1?己烯分子发生烷基化反应。研究结果可为烷基化脱硫分子筛催化剂的开发提供基础理论数据支撑。
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石油与天然气工程

“弱凝胶+水基微球”组合调驱数值模拟量化的表征研究
周振, 张云宝, 王承州, 詹兆海, 郑旭林, 陈丹丰
2023, 43 (4): 72-77. DOI:10.12422/j.issn.1672-6952.2023.04.011
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为优化渤海B油田注水开发油田调驱效果，利用CMG数值模拟软件，围绕“弱凝胶+水基微球”组合调驱提高采收率效果展开了优化研究。根据该油田已知的地质油藏属性，对生产井的历史数据进行历史拟合，建立了实际三维地质模型，对影响单一段塞弱凝胶调驱、单一段塞水基微球调驱以及“弱凝胶+水基微球”组合调驱效果的因素进行分析优化设计，并针对相关生产指标进行了预测。结果表明，“弱凝胶+水基微球”组合调驱效果明显优于单一段塞调驱效果；通过数值模拟优选出调剖剂（弱凝胶）最佳注入工艺参数：质量分数为0.50%，注入量为0.000 11 PV，A2H井、A3H井注入速度分别为240、200 {\mathrm{m}}^{\mathrm{3}}/\mathrm{d}；通过数值模拟优选出调驱剂（水基微球）最佳注入工艺参数：质量分数为0.30%，注入量为0.003 00 PV，A2H井、A3H井注入速度均为500~600 {\mathrm{m}}^{\mathrm{3}}/\mathrm{d}。组合调驱方案能有效达到降水增油和提高原油采收率的目的。
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下倾⁃立管系统中严重段塞流实验研究
汪星彤, 冯程, 伍盛一, 徐鼎淇, 王卫强, 杜胜男
2023, 43 (4): 78-83. DOI:10.12422/j.issn.1672-6952.2023.04.012
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针对严重段塞流的周期特性，通过下倾?立管实验系统进行了实验研究。基于实验数据及管内压力变化情况，分析了严重段塞流周期的变化规律，并与计算模型结果进行了相互验证。结果表明，在不同的下倾管倾斜角度、气相折算速度或液相折算速度等实验参数下，管内的流动状态会发生变化；由于立管高度不变，液塞喷发和液塞回流的时间基本不变，因此严重段塞流周期主要由液塞形成和液塞出流组成，且主要受下倾管倾斜角度、气相折算速度或液相折算速度等参数的影响。
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机械工程

微量润滑磨削加工技术研究进展
郑嘉琦, 刘长福, 朱晓丹, 王宇, 张硕
2023, 43 (4): 84-91. DOI:10.12422/j.issn.1672-6952.2023.04.013
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微量润滑磨削加工技术是一种新型环保高效率的加工技术，具有所需磨削液量少、磨削力小等特点，而且有利于刀具的保养，能够有效提高工件质量。但是，微量润滑磨削加工技术高压气流的冷却性能十分有限，无法满足磨削区亟须降温的需求，而传统浇注式冷却技术通过使用大量磨削液可满足这一需求。综述了微量润滑磨削加工技术的研究背景、发展现状和最新研究成果，以期为进一步研究微量润滑磨削加工技术的特性和原理奠定理论基础。
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新型超声复合变幅杆的设计及有限元分析
顾帅帅, 高兴军
2023, 43 (4): 92-96. DOI:10.12422/j.issn.1672-6952.2023.04.014
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超声变幅杆是超声振动系统中的一个重要部件。设计了余弦半周期圆柱形复合变幅杆，实现了余弦段与圆柱段的平滑过渡。通过理论计算，推导了其频率方程和放大系数公式。结果表明，新型余弦圆柱形复合变幅杆的频率方程比圆柱圆锥形复合变幅杆和阶梯形变幅杆更为简单；新型余弦半周期圆柱形复合变幅杆的放大系数公式与阶梯形变幅杆相似，比圆柱圆锥形复合变幅杆更为简捷。利用ABAQUS有限元分析软件，对所设计的余弦半周期圆柱形复合变幅杆进行了模态分析，确定了其固有频率和振型；进行谐响应分析，检查了理论设计的可行性。模态分析和谐响应分析结果表明，当余弦段长度为55、60 mm时，超声复合变幅杆性能最优。研究结果为超声复合变幅杆的设计与应用提供了参考。
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